BAC014 - Primeira lista de exercícios - Cap 1 e 2

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Primeira lista de exercícios - Prof. Dr. Paulo Mohallem Guimarães 
Capítulo 1 – BAC014 
1) Conforme ilustrado abaixo, considerando o motor como um sistema, 
identifique os locais nas fronteiras onde o sistema interage com as 
vizinhanças e descreva as mudanças que ocorrem com o sistema ao 
longo do tempo. Repita a análise para um sistema aumentado que 
também inclui a bateria e o conjunto polia-massa. 
 
 
 
2) Conforme ilustrado abaixo, a água para uma mangueira de incêndio é extraída de 
um lago por uma bomba acionada por um motor a gasolina. Considerando a bomba 
como um sistema, identifique as posições nas fronteiras onde o sistema interage 
com suas vizinhanças e descreva o que acontece no interior do sistema. Repita a 
análise para um sistema aumentado que inclui a mangueira e o bocal. 
 
 
 
 
3) Um prato de água líquida é colocado sobre uma mesa em um ambiente. Após certo 
tempo, toda a água se evapora. Tomando a água e o ar como um sistema fechado, 
pode este sistema ser considerado como uma substância pura durante o processo? E 
após o processo completar? Discuta. 
 
4) Um objeto pesa 10 lbf num local onde a aceleração da gravidade é 30,0 ft/s2. Determine sua massa em lb. 
 
5) Um objeto cuja massa é 10 kg pesa 95N. Determine: 
 
a) A aceleração da gravidade em m/s2. 
b) A massa em kg, e o peso, em N, do objeto num local onde g = 9.81.m/s2. 
 
6) Os pesos atômicos e moleculares de algumas substâncias de uso corrente encontram-se listadas nas Tabelas do 
Apêndice A-1 e A-1E. Usando os dados da tabela apropriada, determine: 
 
a) A massa, em kg, de 20 kmoles de cada uma das substâncias que se seguem: ar, C, H2O, CO2. 
b) O número de lbmoles em 50 lb de cada uma das substâncias que se seguem: H2, N2, NH3, C3H8. 
7) Um objeto cuja massa é de 3 kg é submetido a uma força que o impulsiona para cima. A única outra força 
agindo no objeto é a força da gravidade. A aceleração líquida do objeto é para cima com uma magnitude de 7 
m/s
2
. A aceleração da gravidade é de 9,81 m/s
2
. Determine a magnitude da força que impulsiona o corpo para 
cima em N. 
 
8) O peso de um objeto em um veículo espacial em órbita é avaliado em 42 N baseado em uma aceleração 
gravitacional artificial de 6m/s
2
. Qual é o peso do objeto, em N, na Terra, onde g = 9,81m/s
2
? 
 
9) Como ilustrado na figura abaixo, um cilindro de ferro velho compactado medindo 2 m de comprimento e 0,5 m 
de diâmetro é suspenso por uma balança de mola em um local onde a aceleração da gravidade é de 9,78 m/s
2
. 
Se a massa específica do ferro velho, kg/m
3, varia com a posição z de acordo com ρ = 7800 – 360 (z/L)2, 
determine a leitura da escala, em N. 
 
10) Cinco kg de gás metano são introduzidos em um cilindro que possui um volume de 20 m3 e que, inicialmente, 
contém 25 kg de metano a uma pressão de 10 bar. Mais tarde, uma pequena fratura se forma e o m etano vaza 
lentamente do cilindro. 
2 
 
 
a) Determine o volume específico, em m3/kg, do metano no cilindro em sua condição inicial. Repita este 
cálculo após a adição de 5 kg. 
b) Esboce graficamente a quantidade de metano que vaza pelo cilindro, em kg, versus o volume específico do 
metano restante no cilindro. Considere que V varie até no máximo 1,0 m
3
/kg. 
 
11) A tabela a seguir mostra as temperaturas e os volumes específicos do vapor d´água em duas pressões: 
 
 
Muitas vezes, os dados necessários para solução de problemas não coincidem exatamente com o conjunto de 
valores fornecidos em tabelas de propriedades e torna-se necessária uma interpolação linear para entradas 
adjacentes nas tabelas. Usando os dados aqui fornecidos, estime: 
a) O volume específico, em m3/kg para T = 240o, p = 1,25 MPa. 
b) A temperatura, em oC, para p = 1,5 MPa, v = 0,1555m3/kg. 
c) O volume específico, em m3/kg, para T = 220 oC, p = 1,4 MPa. 
 
12) Um sistema fechado que consiste em 2 kg de um gás é submetido a um processo durante o qual a relação entre 
a pressão e o volume específico é pv 
1,3
 = cte. O processo se inicia com p1 = 1 bar, v1 = 0,5 m
3
/kg e finda com 
p2 = 0,25 bar. Determine o volume final, em m
3
, e represente o processo em um gráfico de pressão versus o 
volume específico. 
 
13) Um gás inicialmente a p1 = 1 bar e ocupando um volume de 1 L é comprimido no interior de um conjunto 
cilindro pistão até uma pressão final de 4 bar. 
 
a) Se a relação entre a pressão e o volume durante a compressão é pV = cte, determine o volume, em L, para 
uma pressão de 3 bar. Represente também o processo global em um gráfico de pressão versus volume. 
b) Repita a análise para uma relação linear pressão-volume entre estados finais. 
 
14) Água escoa através de um medidor Venturi, conforme desenho abaixo. A pressão da água no tubo suporta 
colunas de água que diferem em 30 cm em altura. Determine a diferença de pressão entre os pontos a e b, em 
MPa. A pressão aumenta ou diminui na direção do escoamento? A pressão atmosférica é de 1 bar, o volume 
específico da água é de 10
-3
 m
3
/kg e a aceleração da gravidade é g = 9,81 m/s
2
. 
 
 
15) Determine a força total, em kN, no fundo de uma piscina de 100x50m. A profundidade da piscina varia 
linearmente ao longo do seu comprimento de 1 até 4 m. Determine também a pressão no solo no centro da 
piscina em kPa. A pressão atmosférica é de 0,98 bar, a massa específica da água é de 998,2 kg/m
3
 e a 
aceleração local da gravidade é de 9,8 m/s
2
. 
 
16) Converta as seguintes temperaturas de oF para oC: a) 212 oF, b) 68 oF, c) 32oF, d) 0oF, e) -40 oF, f) -459,67 oF. 
 
17) Uma nova escala de temperatura absoluta é proposta. Nesta escala, a temperatura de gelo da água é de 150 oS e 
a temperatura de vapor é de 300 
o
S. Determine as temperaturas em 
o
C que correspondem a 100
o
S e a 400 
o
S, 
respectivamente. Qual é a razão entre o 
o
S e o kelvin?